Sebelum mempelajari elektronika lebih dalam sebaiknya kita mempelajari dahulu konsep dasar dari elektronika. Konsep dasar inilah yang melandasi semua aplikasi elektronika yang ada, dari yang paling sederhana sampai yang paling kompleks. Pada kesempatan ini kita akan membahas arus, tegangan dan hambatan. Bagian paling dasar dari rangkaian listrik/elektronika.
1. Arus
Arus (disimbolkan dengn I) menggambarkan besarnya muatan listrik ΔQ (or dQ) yang dibawa oleh elektron melalui suatu penghantar dalam rangkaian listrik per satuan waktu.
Satuan dari arus adalah ampere (dsingkat amp atau A). 1 ampere setara dengan 1 coloumb muatan listrik per detik.
1A = 1 C/s
Aliran arus listrik
Benjamin Franklin sering disebut juga dengan bapak elektronika. Dia mengemukakan konvensi yang menyatakan bahwa arus listrik bergerak dari kutub positif ke kutub negatif dan yang bertanggung jawab menyebabkan aliran listrik (muatan yang bergerak) adalah muatan positif (proton). Namun Joseph Thomson dalam penelitiannya menemukan bahwa sebenarnya yang bergerak bukanlah muatan positif melainkan muatan negative (yang dia namai elektron). Thomson menemukan bahwa arah aliran elektron berlawanan dengn arah aliran arus listrik (gambar 1).
 |
| Gambar 1. aliran arus listrik da aliran elektron |
2. Tegangan
Ketika dua distribusi muatan terpisahkan oleh jarak akan timbul potensial listrik diantara keduanya. Apabila distribusi muatan listrik sama (positif dan positif atau negatif dan negatif) maka potensi listrik akan saling tolak menolak. Apabila distribusi muatan berbeda (postif dan negatif) potensial listrik akan saling tarik menarik. Ketika dua distribusi muatan ditempatkan dalam suatu tempat/wadah dan satu unit muatan positif ditempatkan dalam sistem tersebut, muatan positif ini akan mempengaruhi kedua muatan listrik. Muatan positif tersebut akan bergerak menuju muatan listrik negatif (ditarik oleh object bermuatan negatif dan didorong oleh object bermuatan positif).
Ketika muatan positif bergerak dari satu titik ke titik lainnya, energi potensialnya akan berubah. Perubahan energi potensial setara dengan pergerakan muatan positif. Sekarang apabila kita membagi energi potensial dengan muatan positif kita mendapatkan tegangan atau beda potensial.
Tegangan (dilambangkan dengan V) didefinisikan sebagai jumlah atau besarnya energi yang diperlukan untuk memindahkan muatan listrik dari satu titik ke titik lainnya. Satuan untuk tegangan adalah volt (V). 1 volt setara dengan 1 joule per coulomb.
1V = 1J/C
Dalam memahami tegangan dalam elektronika akan lebih mudah apabila kita menerapkan prinsip tekananan hidrostatis. Kita andaikan tegangangan sebagai tekanan hidrostatis. Pada gambar dibawah, terdapat bejana air dengan beberapa lubang di sisinya. Air di dalam bejana memiliki tekanan dan energy potensial hidrostatis. Energi potensial hidrostatis kita bisa analogikan dengan energy listrik atau tegangan yang tersimpan di dalam sumber listrik. Tegangan atau energy listrik yang tersimpan dalam sumber listrik tersebut tetap akan tersimpan di dalam sumber listrik apabila tidak ada beban yang tersambung kepadanya. Beban listrik ini dianalogikan dengan lubang-lubang yang terdapat pada sisi bejana (gambar 2). Posisi lubang dianalogikan sebagai posisi bebandalam rangkaian elektronik. Lubang dengan posisi paling bawah sama dengan posisi beban yang semakin dekat dengan sumber listrik. Dalam rangkaian listrik agar tegangan bisa mengalir maka harus terdapat beda potensial antara sumber tegangan. Dengan menghubungkan tegangan dan beban ke gorund/arde/netral akan menyebabkan perbedaan potensial listrik sehingga muatan listrik bisa mengalir.
 |
| Gambar 2. Ilustrasi energi potensial |
 |
| Gambar 3. Rangkaian sumber tegangan |
3. Hambatan
Hambatan adalah istilah yang digunakan untuk menjelaskan sesuatu yang menghambat atau mengurangi aliran arus listrik. Hambatan bisa berupa hambatan murni atau beban peraltan elektronik. Komponen elektronik yang digunakan sebagai hambatan murni atau dimaksudkan untuk membatasi arus litrik disebut resistor (sudah dibahas pada posting sebelumnya). Apabila tegangan disambungkna dengan kedua ujung resistor, arus akan mengalir melalui resistor proportional sesuai dengan tegangan yang dibebankan pada resistor tersebut sesuai dengan persamaan : V = IR. Sesuai dengan hukum Ohm.
Energi kinetic yang terkandung dalam arus elektron yang mengalir pada resistor dikonversi menjadi energy panas. Kehilangan daya yang disebabkan oleh perubahan ini sebanding dengan arus dikalikan dengan tegangan. Dengan memasukkan hukum ohm pada persamaan daya, kehilangan daya karena panas bisa dituliskan dengan persamaan berikut:
P = IV = I 2R = V2/R.
Arus, tegangan, dan hambatan merupakan tiga besaran dasar elektronika. Pemahaman akan prinsip dasar ketiganya merupakan landasan untuk belajar elektronika lebih lanjut.
No comments